Foros de SóloIngeniería

- 10 May 2010, 12:58 #220090

Buenos dias a todos
Necesito que me ayuden en el siguiente tema: he de calcular la fuerza de impacto que desarrolla una masa de 1500 toneladas al caer de una altura de 100mm, considerando la superficie de impacto como una superficie rigida. Ya se que es muy básico el tema pero es que estoy confuso con el tema.
Saludos y gracias de antemano

Última edición por cabilla el 11 May 2010, 14:46, editado 1 vez en total

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Un científico debe tomarse la libertad de plantear cualquier cuestión, de dudar de cualquier afirmación, de corregir errores.
Julius Robert Oppenheimer

En realidad, prefiero la ciencia a la religión. Si me dan a escoger entre Dios y el aire acondicionado, me quedo con el aire.
Woody Allen

En principio la investigación necesita más cabezas que medios.
Severo Ochoa

- 10 May 2010, 13:12 #220092

La fuerza es la misma caiga desde 100 mm, o desde una distancia 100 veces mayor.

Lo que cuenta es la energía que tienes que disipar, que como sabes es m·g·h .

O sea, 1.500*10^3*9.8*0.1 = 1.470.000 Joules.

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Audentes Fortuna Iuvat

- 10 May 2010, 14:13 #220105

La fuerza es la misma caiga desde 100 mm, o desde una distancia 100 veces mayor.

Lo que cuenta es la energía que tienes que disipar, que como sabes es m·g·h .

O sea, 1.500*10^3*9.8*0.1 = 1.470.000 Joules.

Gracias por la pronta respuesta.

Aqui precisamente es donde radica mi confusion, este inpacto lo debe soportar una rosca y queria asegurarme del caso critico que es el que he expuesto. Por tanto, para la fuerza ya esta sobre dimensionada con un buen coeficiente de seguridad, pero esta energia que se necesita disipar, ¿como debo vincularla al calculo de la rosca?

gracias otra vez

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Un científico debe tomarse la libertad de plantear cualquier cuestión, de dudar de cualquier afirmación, de corregir errores.
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En realidad, prefiero la ciencia a la religión. Si me dan a escoger entre Dios y el aire acondicionado, me quedo con el aire.
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En principio la investigación necesita más cabezas que medios.
Severo Ochoa

- 10 May 2010, 15:55 #220127

Lo que tienes que averiguar es cuánto dura el contacto entre ellos (Δt) hasta que se detienen. Una buena aproximación es saber cuánto se deforma uno de ellos, y a qué velocidad se da el impacto. La profundidad de la deformación entre la velocidad nos dará una aproximación de ese tiempo.

Δt = deformación / velocidad

También conviene saber la cantidad de movimiento que lleva el objeto que cae en ese momento, es decir:

P = masa x velocidad

Y ahora, sabiendo que "P = Fuerza x Δt" sacamos que:

Fuerza = P / Δt

Y con eso te sacas la fuerza en el momento del impacto. La divides entre el área resistente de la rosca y compruebas contra la tensión admisible y ves si cumple o no. A gozarla.

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- 11 May 2010, 08:24 #220230

Lo que tienes que averiguar es cuánto dura el contacto entre ellos (Δt) hasta que se detienen. Una buena aproximación es saber cuánto se deforma uno de ellos, y a qué velocidad se da el impacto. La profundidad de la deformación entre la velocidad nos dará una aproximación de ese tiempo.

Δt = deformación / velocidad

También conviene saber la cantidad de movimiento que lleva el objeto que cae en ese momento, es decir:

P = masa x velocidad

Y ahora, sabiendo que "P = Fuerza x Δt" sacamos que:

Fuerza = P / Δt

Y con eso te sacas la fuerza en el momento del impacto. La divides entre el área resistente de la rosca y compruebas contra la tensión admisible y ves si cumple o no. A gozarla.

Muchas gracias a todos por las respuestas, aun asi no contamos con los datos necesarios pero al menos me han aclado el tema.
Saludos

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Un científico debe tomarse la libertad de plantear cualquier cuestión, de dudar de cualquier afirmación, de corregir errores.
Julius Robert Oppenheimer

En realidad, prefiero la ciencia a la religión. Si me dan a escoger entre Dios y el aire acondicionado, me quedo con el aire.
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En principio la investigación necesita más cabezas que medios.
Severo Ochoa

- 20 May 2010, 23:39 #222048

pienso que los filetes de la rosca, deberian parar el impacto elasticamente, como si fuesen un coche estrellandose contra una pared, seria calcular la magnitud del impacto, y la zona de deformacion elastica que experimenta las caras de choque y los filetes de la rosca. uff que complicado

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- 21 May 2010, 01:10 #222053

Hola cabilla, también puedes enfocarlo por la energía a disipar tal y como te ha comentado jose-mac. Tienes que "absorver" 1.47 MJ, supón que el tornillo se mantiene en su zona elástica y calculas la fuerza que opone al alargamiento multiplicando la resistencia a la tracción por el área de su sección transversal.
Luego integras F*dr desde 0 hasta el alargamiento máximo (dentro de la zona elástica) y si es superior a 1.47 MJ aguantará, sino tendrás problemas.
Por otra parte, también deberías calcular las superfices en contacto para ver que no van a entrar en zonas plásticas, e incluso la rosca si tienes dudas de que aguante (aunque este cálculo es más complicado). Yo creo que una tuerca y tornillo estandarizado tiene ya la rosca calculada para aguantar, pero....
Espero haberte servido de ayuda.
Saludos.

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- 21 May 2010, 10:31 #222124

Hola a todos voy a replantear el problema tal com ha sucedido. La empresa en la que trabajo ha fabricado 4 cilindros buzos de elevacion para la construccion de puentes, estos cilindros ya han trabajado al menos en 6 puentes con buenos resultados, es decir sin que ocurriera nada extraño. al cabo de 9 años tres de ellos han segado la rosca y las tuercas de seguridad se han partido en tres partes adjunto los datos y las fotos para que se hagan una idea. Ahora estamos calculando el tema por FEM ya que es un poco inexplicable lo que sucedio.
La carga nominal son 1500 tn pero en ciertos momentos de la operacion de elevacion puede que la carga se distribulla no uniformemente entre los 4 cilindros, la magnitud exacta de la carga no la conocemos, pero si conocemos que la carga total a soportar por los 4 cilindros es de 6000 tn.
Por todo lo anterior hemos querido calcular el inpacto, porque realemente estamos un poco desconcertados, auque pensamos que error sea de manuipulacion, hemos de cubrir las otras posibilidades mediante los calculos correspondientes. Bueno muchas gracias por su respuesta y por su interes.

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Severo Ochoa

- 21 May 2010, 12:02 #222150

El corte parece muy limpio. ¿tal vez fatiga de materiales?

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Audentes Fortuna Iuvat

- 24 May 2010, 20:02 #222636

Yo teniendo la pieza hay a la vista ya y pareciendo que es fatiga y falta de haverla mayorado un poco mas las haria de F1270 les añanaria 10mm mas de ancho, 600mm de diametro exterior y a funcionar.

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- 25 May 2010, 08:51 #222696

Hola a todos, gracias por los comentarios.

La Fatiga no es totalmente descartable, aunque si que es cierto que estas piezas no estan sometidas a un gran numero de ciclos de aplicacion de la carga, como para que ocurra la fatiga.

Lo otro interesante es que tal y como se puede ver en la foto, la rosca tambien a roto y habiendose calculado y en el mas desfavorable de los casos, estariamos trabajando con un coeficiente de seguridad de 1.5.

Conclusion, seguimos sin concluir nada.

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Severo Ochoa

- 25 May 2010, 09:06 #222699

Hola a todos voy a replantear el problema tal com ha sucedido. La empresa en la que trabajo ha fabricado 4 cilindros buzos de elevacion para la construccion de puentes, estos cilindros ya han trabajado al menos en 6 puentes con buenos resultados, es decir sin que ocurriera nada extraño. al cabo de 9 años tres de ellos han segado la rosca y las tuercas de seguridad se han partido en tres partes adjunto los datos y las fotos para que se hagan una idea. Ahora estamos calculando el tema por FEM ya que es un poco inexplicable lo que sucedio.
La carga nominal son 1500 tn pero en ciertos momentos de la operacion de elevacion puede que la carga se distribulla no uniformemente entre los 4 cilindros, la magnitud exacta de la carga no la conocemos, pero si conocemos que la carga total a soportar por los 4 cilindros es de 6000 tn.
Por todo lo anterior hemos querido calcular el inpacto, porque realemente estamos un poco desconcertados, auque pensamos que error sea de manuipulacion, hemos de cubrir las otras posibilidades mediante los calculos correspondientes. Bueno muchas gracias por su respuesta y por su interes.

Apostaría a que se ha roto la rosca y después lo demás.

Si te fijas en los filetes que quedan de la rosca, muestran una importante grieta en la parte superior. Está a punto de romperse también.

El proceso es este: Se te van los filetes que están sujetando la pieza. La pieza cae un poco y golpea la tuerca. Los siguientes filetes reciben el impacto y se rompen provocando un segundo impacto. Dos impactos secos seguidos, en una pieza y ya tienes no la grieta, sino la rotura total de la pieza. Súmale que toda rosca tiene un empuje hacia el exterior y ya tienes todo el percal montado.

La fatiga la tienes en los dientes de la rosca, no en el cuerpo de la tuerca. La tuerca se ha partido por el impacto.

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"Arte sin ingeniería es soñar, ingeniería sin arte es calcular"
"Yo te lo explico, porque no me cuesta nada y además es mi obligación" Reivindicador Dixit
"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 25 May 2010, 11:33 #222737

La fatiga la tienes en los dientes de la rosca, no en el cuerpo de la tuerca. La tuerca se ha partido por el impacto.

Muy agudo Mr. J, esa es la primera impresión que he tenido al ver la rotura de la tuerca: impacto. Como bien dices, para ver si ha habido fatiga sería conveniente inspeccionar los filetes de la rosca.

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Saluti
Fer - (2)
"Los muertos, por mal que lo hayan hecho, siempre salen a hombros" E. Jardiel Poncela
"Cuanto menos se conoce al Mundo más fácilmente se le explica" L. Brunschvicq

- 25 May 2010, 11:50 #222740

La fatiga la tienes en los dientes de la rosca, no en el cuerpo de la tuerca. La tuerca se ha partido por el impacto.

Muy agudo Mr. J, esa es la primera impresión que he tenido al ver la rotura de la tuerca: impacto. Como bien dices, para ver si ha habido fatiga sería conveniente inspeccionar los filetes de la rosca.

En las dos fotografías se aprecia perfectamente un grieta preciosa en el pie del filete. Pocas veces he visto signos tan claros de fatiga. Apostaría la uña del dedo gordo del pie de mi vecino a que se ven marcas en dirección del filete en esas grietas.

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- 26 May 2010, 08:56 #222949

Hola a todos y graciaspor los comentarios

La teoria de Jcas es la que hemos estado manejando desde el principio tal cmo se puede ver el titulo del hilo era inicialmente para calcular el impacto. La pena es que no tenemos ni siquiera la pieza ni la realidad de como ocurrio tenemos las fotos y la version del cliente, y con esto hemos estado tratando de decifrar un poco lo que ha ocurrido. Hemos hecho un primer calculo por FEM y aqui adjunto el resultado, que desvela que las zonas criticas estarian en los primeros hilos, lo que tambien coincide poco con un articulo que hemos encontrado y coincide ademas con lo ocurrido ya que los primeros hilos evidentemente han sido los primeros en romper.

Saludos y gracias

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